Fibroblastlar, kendilerini epitel hücreleri gibi diğer yapısal doku hücrelerinden ayıran bir özellik olan, kendilerine özgü iğ şekilleriyle kolayca tanımlanabilen hücrelerdir. Sağlık ve hastalıkta çok yönlü bir role sahip çok çeşitli bir hücre grubudur: hücreleri çevreleyen hücre dışı matris materyali üreterek doku mimarisini tanımlamaya yardımcı olurlar, diğer hücre türlerinin işleyişine ve konumlandırılmasına yardımcı olurlar ve yaralanmadan sonra teşvik ederler. iyileşme veya iltihaplanma ve yara izi sürme.
Tek hücreli RNA dizileme teknolojisindeki yenilikler, fibroblastların, köken dokusuna ve ilişkili oldukları hastalığa göre farklılık gösteren, işlevsel olarak farklı popülasyonlardan oluştuğuna dair kanıt sağlamıştır.1,2. Üstelik tek bir dokuda bile tüm fibroblastlar aynı değildir. Ayrık, örtüşmeyen alt türler, bu hücrelere atanan birçok biyolojik işlevin farklı yönlerini yönlendirir.3. Yazma Doğa, Buechler et al.4 organlar içinde ve boyunca fibroblast hücresel soyunun genel organizasyon ilkelerini ortaya çıkaran çapraz doku karşılaştırmalı fibroblast gen ekspresyonu atlasını bildirirler. Bu çalışma, evrensel, özelleşmiş ve hastalığa özgü fibroblast alt kümelerinin varlığına işaret etmekte ve bu üç alt tip için ortak bir ataya işaret etmektedir.
Aynı veya farklı dokulardan izole edilen fibroblastlar arasındaki aile ilişkileri uzun zamandır bir muamma olmuştur. Bunun bir nedeni, tek hücrelerde RNA’yı profilleme yöntemlerinin ortaya çıkmasına kadar, fibroblastları farklı alt tipler halinde sınıflandırmanın zor olmasıdır. Tüm fibroblastlar, hücre dışı matrisin moleküllerini yapmak ve değiştirmek gibi soyları ile tutarlı benzer işlevleri yerine getirir. Yine de bulundukları belirli dokuların ihtiyaçlarına uygun özel programlar da yürütebilirler. Örneğin, özel fibroblastlar kemik iliğinde hematopoietik (kan ve bağışıklık) hücrelerin gelişimini destekler. Fibroblastların hem genel hem de özel işlevlere nasıl ulaştıkları açık değildir.
Bağışıklık sisteminin makrofajları gibi hematopoetik hücreler, hem genel hem de uzman olma sorununu, ortak, soy çapında, çekirdek bir gen ekspresyon modeli benimseyerek çözer ve bu daha sonra mikro çevresel ipuçları tarafından yönlendirilen dokuya özgü gen ekspresyonu ile desteklenir.5–7. Makrofajlar, kanda dolaşan ve doku makrofajlarının üretimi için evrensel bir rezervuar görevi gören monosit adı verilen bir hücre tipinden doldurulur. Şimdiye kadar cevaplanmamış soru, fibroblastların bu makrofaj yaklaşımını takip edip etmediği veya belirli bir dokudaki fibroblastlar için alternatif bir senaryo olup olmadığı, çünkü daha olgun, dokuya özgü bir bu hücrelerin alt kümesi.
Bu soruyu ele almak için, Buechler ve meslektaşları ilk önce 16 dokudaki veri setlerinden tek hücreli RNA çalışmalarını kullanarak fare fibroblastlarında gen ekspresyonunun bir çapraz doku atlası oluşturmak için biyoinformatik bir yaklaşım benimsedi. Yazarlar böylece on farklı gen ekspresyon profili kümesi belirlediler, bunlardan ikisi ( Pi16 ve Col15a1 kümeler) incelenen neredeyse tüm organlarda belirli hücrelerde bulunmuş ve bu kümelerin evrensel, pan-doku fibroblastlarının transkripsiyonel profillerini temsil edebileceğini düşündürmektedir (Şekil 1). Daha sınırlı bir doku seti, kalan sekiz kümeye karşılık gelen fibroblastlara sahipti, bu da bunların belirli dokulara özgü özel fibroblastların veya belirli fibroblast durumlarının ayırt edici özellikleri olma olasılığını artırıyor.
İkisinin aynı anda her yerde bulunması Pi16 ve Col15a1 gibi genlerin yüksek düzeyde ekspresyonunu içeren kümeler Cd34 ve Ly6a Yörünge analizi adı verilen bir yöntemle gelişimsel ilişkiyi ortaya çıkarabilen bir biyoinformatik tekniğiyle birleştirilen kök hücre özellikleriyle ilişkili, yazarların şu modeli önermesine yol açtı: evrensel ve özelleşmiş fibroblastlar normal, ‘kararlı durumda yan yana var ‘fare dokuları ve bu fibroblastların gelişimsel olarak bağlantılı olabileceği. İfade eden fibroblastların yerleri Col15a1 ve Pi16 kümeler önerdi Col15a1 Bir dokunun iç bölgesinde bulunan hücreler hücre dışı matrisi düzenleyebilirken, Pi16 Kan damarlarının yakınında bulunan hücreler, doku fibroblastlarının kaynaklandığı rezervuar hücreler olarak işlev görebilir.
Bu önseziyi test etmek için, Buechler ve diğerleri. belirlemek için kullanılabilecek hücre yüzeyi belirteçlerini bulmak için yola çıktı. Pi16 ve Col15a1 fibroblastlar. Bu çalışma, ekspresyonu fibroblast uzmanlığı ile ters orantılı olan ve yüksek oranda zenginleştirilmiş bir dizi gen ortaya çıkardı. Pi16 fibroblastlar ve daha az ölçüde Col15a1 fibroblastlar. Yazarlar bu genlerden şunlara odaklandı: Yapabilmek olası bir işaretçi olarak Pi16 ve Col15a1 evrensel fibroblastlar.
Buechler ve meslektaşları, fareler tarafından kodlanan proteinin floresan bir versiyonunu ifade edecek şekilde tasarladı. Yapabilmek. Evrensel fibroblastların ve dokuya özgü fibroblastların soylarını karşılaştıran genetik analiz ve hücre izleme deneyleri, biyoinformatik verilerini destekleyen zorlayıcı deneysel kanıtlar sağladı. Yazarların sonuçları, fizyolojik koşullar altında çok çeşitli fare dokularında, tüm özelleşmiş fibroblastların kaynaklandığı bir dizi iki evrensel fibroblast popülasyonunun varlığına işaret etmektedir.
Yazarlar daha sonra, keşfettikleri fibroblast popülasyonlarının, dokular yaralandığında veya hastalıktan zarar gördüğünde değişip değişmediğini araştırdılar. Bozuk dokularda, Pi16 ve Col15a1 fibroblastlar evrensel olarak mevcut görünüyordu ve yüksek seviyelerde Yapabilmek, şu fikriyle tutarlıdır: Pi16 Dpt hücre tipi bir rezervuar hücre görevi görür. Heyecan verici bir şekilde, üç gen ekspresyonu kümesi belirlediler (genlerle işaretlenmiştir. Cxcl5, Adamdec1 ve Lrrc15Sabit durumda gözlenmeyen pertürbasyona özgü, aktive edilmiş fibroblast durumlarını temsil ediyor gibi görünmektedir. Bu fibroblast kümelerinin her biri, belirli organa özgü yaralanmalarla ilişkilendirildi. Örneğin, Cxcl5 küme, kas hasarının karakteristiğiydi. Önemlisi, ne zaman Yapabilmek Farelerdeki rezervuar hücreleri, bir tümör hayvanlara nakledilmeden önce genetik olarak işaretlendi. Lrrc15 kanserle ilişkili fibroblastlar, evrensel fibroblastların yaralanma ve enflamasyondan sonra aktifleştirilmiş fibroblastlara yol açtığı fikrini destekler.
Sonunda Buechler ve diğerleri. insan dokusunun farelerde tanımlananlara benzer evrensel ve aktive edilmiş fibroblast kümeleri içerip içermediğini araştırdı. Yazarlar, çeşitli dokuları (pankreas ve akciğer gibi) ve hastalıkları (kanser, enfeksiyon ve iltihaplanma) araştırdılar. İnsan fibroblastları için halka açık olan ilgili veri setlerinin sayısı ile sınırlı olan sonuçları, farelerde olduğu gibi Pi16 evrensel insan fibroblast alt kümesinin yanı sıra hastalıkta bulunan beş aktivasyon alt kümesi veya durumu mevcuttur. İlginç bir şekilde, insanlarda yapılan bu çalışma, yazarların farelerdeki sonuçlarının yönlerini doğrulamasına rağmen, Lrrc15 fibroblastlar, Buechler et al. ekspresyonu ile işaretlenenler gibi farelerde gözlenmeyen bazı aktive fibroblast alt kümelerini keşfetti. COL3A1 (COVID-19’da gözlenir) veya CCL19 (bağırsak hastalığı kolitiyle ilişkili). Notun, CCL19 ve COL3A1 Başka bir çalışmada fibroblastlardaki gen ekspresyonu kümelerinin hastalıkla ilişkili olduğu bulundu.8 dört iltihaplı insan dokusundaki ortak fibroblast alt kümelerine odaklanan.
Buechler ve meslektaşlarının dönüm noktası niteliğindeki araştırmasının geniş kapsamlı çıkarımları var. Sağlık ve hastalıktaki fibroblast soyunun temel organizasyon ilkelerini belirler. Fibroblastlar gibi, dokularda tehlike işaretleri arayan nöbetçi hücreler olarak görev yapan makrofajların aksine, fibroblast soy üç ana alt tipe bölünmüştür – evrensel ve özel (kararlı durum) alt kümeleri ve ayrıca aktive (tedirgin durum) alt kümeleri – hepsi aynı dokuda bir arada bulunur. Farelerde ve insanlarda belirli fibroblastlar arasındaki uyum özellikle önemlidir, çünkü farelerdeki mekanik çalışmaların insan hastalıkları ile doğrudan ilgisi olabileceğini gösterir. Dahası, bu çalışma, belirli fibroblast alt tiplerinin dokular arasında tanımlanmasının kesinliğini artırmaya ve isimlendirmeyi netleştirmeye yardımcı olacak bir kaynak sağlar. Klinik çalışmalarda dokuları onarmak için şu anda hücresel tedaviler olarak kullanılan fibroblast alt kümelerini standardize etmek için böyle bir ilerlemeye acilen ihtiyaç vardır.
Yazarların da kabul ettiği gibi, yapılacak daha fazla çalışma var. Bu araştırmalar, fibroblast alt tiplerinin anatomik konumunun tanımlanmasını, özellikle insan dokusunda diğer alt tiplerin varlığının araştırılmasını ve farklı fibroblast türlerinin gelişimini ve farklılaşmasını teşvik edebilecek hücreleri (muhtemelen yapısal veya immün hücreler) tanımlamayı içerir. Tek evrensel hematopoietik progenitör hücre ile karşılaştırıldığında farelerde neden iki evrensel fibroblast alt tipinin bulunduğu açık değildir. Ancak yazarlar, iki evrensel alt tipe sahip olmanın dokulardaki fibroblast soyu için gerekli bir iş bölümü olabileceğini tahmin ediyorlar.
Bu bulguların belki de en heyecan verici sonuçları, belirli dokularda birbiriyle örtüşmeyen hastalıkla ilişkili fibroblast alt kümelerinin var olduğu ve bu hücrelerin sağlıklı doku onarımı ve dokuda yer alan diğer alt tiplerden farklı olduğu gözleminden kaynaklanabilecek klinik temettülerde yatmaktadır. uzmanlaşma. Bu hastalığa neden olan fibroblast alt kümeleri, sağlıkla ilişkili fibroblast alt kümelerini etkilemeden hedeflenebilirse, belirli iltihaplı ve kötü huylu hastalıkları daha hedefli ve daha az bağışıklık bastırıcı bir şekilde tedavi etmek mümkün olabilir. Yararlı olanları ve hematopoietik hücreleri korurken zararlı fibroblastları hedefleyebilmek, birçok kronik hastalığın tedavisinde devrim yaratacaktır.